Method Article
Простой и общий ручной метод синтеза peptoid с участием основного оборудования и коммерчески доступных реагентов изложил, что позволяет peptoids легко синтезируется в большинстве лабораторий. Синтез, очистка и характеристика амфифильных 36mer peptoid описана, а также ее самоорганизации в сильно упорядоченное нанолистов.
Peptoids это новый класс биомиметических, не естественный, последовательности конкретных гетерополимеры, которые сопротивляются протеолиза, обладают мощной биологической активностью, и сложите в высшие наноструктур порядке. Структурно аналогичные пептиды, peptoids являются поли N-замещенных Glycines, где боковых цепей присоединены к азота, а не альфа-углерод. Их простота синтеза и структурное разнообразие позволяет тестировать основные принципы проектирования ездить заново проектирования и конструирования новых биологически-активных и наноструктурных материалов.
Здесь простой ручной peptoid синтеза протокол, который позволяет представлены синтеза длинных polypeptoids цепи (до 50mers) в превосходном урожайности. Только основное оборудование, простые методы (например, жидкий передача, фильтрация) и коммерчески доступных реагентов требуется, что делает доступным peptoids Помимо инструментария многих исследователей. Peptoid позвоночник выращивается одного мономера, в то время, VИ. А. submonomer метод, который состоит из двухступенчатого цикла мономера: ацилирование и перемещений. Во-первых, бромуксусной кислоты активируются в месте с N, N-диизопропилкарбодиимида acylates смолы связаны вторичный амин. Во-вторых, нуклеофильного замещения метила к первичного амина следует ввести боковой цепи. Двухступенчатый цикл повторяется до желаемой длины цепи будет достигнута. Эффективность ввода этого двухступенчатого цикла обычно превышает 98% и дает возможность синтеза peptoids в течение 50 остатков. Высоко настраиваемый, точный и химически разнообразной последовательности могут быть достигнуты с submonomer метод также сотни имеющихся в наличии первичных аминов могут быть непосредственно включены.
Peptoids становятся универсальным материалом для биомиметических nanobioscience исследований, поскольку их синтетических гибкости, надежности, и заказ на атомном уровне. Складывания одной цепи, амфифильные, информацияТион богатых polypeptoid в очень упорядоченной нанолисты недавно была продемонстрирована. Это peptoid является 36-Мер, который состоит всего из трех различных коммерчески доступных мономеров: гидрофобных, катионные и анионные. Гидрофобных боковых цепей фенилэтил похоронены в нанолисты ядро, тогда как ионные амина и карбоксильные боковые цепи согласования на гидрофильные лица. Peptoid нанолистов служить потенциальной платформой для мембранных миметиков, белок миметиков, устройство производства, и датчиков. Методы peptoid синтеза, лист образования, и микроскопии изображений описаны и обеспечивают простой способ обеспечения будущих конструкций нанолисты peptoid.
1. Твердофазный Submonomer Синтез Polypeptoids
Твердофазный синтез (СПС) является широко распространенным методом, используемым для синтеза последовательности конкретных биополимеров поэтапно, непосредственно на инертном твердом поддержки, таких как полимерные смолы шарик. Высокие связи урожайности и легкости избыток реагента удаление являются основными преимуществами СПС. После реакции сочетания, чтобы смола, избытка реагентов просто слить и бисером моют быть готовы к следующему шагу реакции. После окончательной реакции синтеза, полнометражный олигомеров расщепляются из смолы и гомогенный материал может быть дополнительно изучены. Здесь, мы адаптируем процедуры SPS для генерации последовательности конкретных полимеров peptoid.
2. Расщепление и боковой цепи Снятие защиты
3. Характеристика и очистка Polypeptoid
4. Peptoid Формирование нанолисты
В этом разделе деприписывает протокола для формирования листов из одной цепи, последовательность конкретных, амфифильных 36-Мер peptoid (рис. 1). После peptoid нить синтезируется, очищенный и лиофилизированный как описано выше, в результате белый порошок растворяется в ДМСО, чтобы сделать 2 мМ маточного раствора.
5. Флуоресцентной микроскопии в нанолистов
6. Сканирующей электронной микроскопии (SEM) из нанолистов
7. Безопасность Примечания:
8. Представитель Результаты:
В этом разделе описываются синтез, характеристика и очистки последовательности конкретных 36-Мер цепи peptoid, которая складывается в весьма приказал нанолисты 3 (рис. 1).
Блок заряда peptoid H-[Nae-NPE] 9 - [NCE-NPE] 9-NH 2 был синтезирован по 100 мг смолы Ринк амида. 2 М раствор амина был использован для всех перемещений реакций, которые проводились в течение 60 минут остатки 1-18 и 120 минут для остатков 19-36. трет-бутил бета-аланин HCl был преобразован в свободное основание (см. обсуждение), тогда как фенилэтиламина и ВОС-этилендиамин оба были использованы directly. Смолу расщепляют 95% TFA, 2,5% triispropylsilane, 2,5% воды в течение 2 часов. TFA выпаривали, а в результате вязкого масла (~ 180 мг) был вновь растворяют в 6 мл ацетонитрила: вода 1:1 (объем / объем). Продукт чистоты (рис. 4) и наличие массы продукта была подтверждена из аналитической ОФ-ВЭЖХ (30-80% ацетонитрила в воде градиент, каждая из которых содержит 0,1% (объем / объем) ТФК, в 1 мл / мин в течение 30 минут при 60 ° С с C18, 5 мкм, 50 х 2 мм колонка) и MALDI (рис. 5).
Очистка с обращенной фазой ВЭЖХ на колонке Vydac C18 (10 мкм, 22 мм х 250 мм) исходили, используя градиент 30-60% ацетонитрила в воде с 0,1% TFA в течение 60 минут при 10 мл / мин. Колонка была загружена с 60 мг неочищенного продукта для каждого хроматографического перспективе. Очищенные фракции были объединены на основе чистоты от аналитической ОФ-ВЭЖХ (рис. 4) и лиофилизировали с выходом ~ 80 мг пушистый белый порошок.
Очищенная блока заряда peptoid молекулярноговес был подтвержден MALDI. 1 мкл 100 мкМ очищенной peptoid в ацетонитриле: вода 1:1 (объем / объем) смешивали с 1 мкл матрицы (5 мг / мл α-циано-4-гидроксикоричных кислоты в ацетонитриле: водой 1:1 об / об и 0,1% ТФУ) и 1 мкл был замечен на тарелке MALDI. После того как образец сушат на воздухе, он был помещен в прикладной Biosystem / MDS 4800 Sciex MALDI TOF / TOF анализатор. Сбора и обработки мод линейной низкой массы. Расчетный вес был введен в целевой массы для автоматической настройки для времени задержки. Интенсивности лазерного излучения был установлен в 3400. Наблюдаемой массы, 4981,2, спички близко к расчетной массой 4981,74.
Лиофилизированный очищенный порошок растворяется в ДМСО, чтобы сделать 2 мМ маточного раствора, которое можно хранить при температуре 4 ° С. Листы были подготовлены вышеупомянутого протокола и полученную с использованием флуоресценции оптической микроскопии и SEM (рис. 2 и 3). Разнообразие форм с функцией размеры до 300 мкм наблюдается, а notabLy, прямые края занимают видное место.
Рисунок 1 Последовательность блока заряда peptoid H-[Nae-NPE] 9 -. [NCE-NPE] 9-NH 2. Одноцепочечные, блок заряда, амфифильных polypeptoid 36-Мер самостоятельно собирает в высоко упорядоченной, двумерные нанолистов 3. Рассчитывается молекулярная масса составляет 4981,74.
Рисунок 2. Флуоресценция изображений микроскопии peptoid нанолистов. Листы были сформированы из 20 мкМ peptoid решение в 10 мМ Tris, 100 мМ NaCl, рН 8,0. Листы были обследованы на агарозном с 1 мкм Нила Red. Шкала бары 100 мкм.
Рисунок 3. Сканирование изображений электронной микроскопиииз peptoid нанолистов. Листы были сформированы из 20 мкМ peptoid решение в 10 мМ Tris, 100 мМ NaCl, рН 8,0. Шкала баров 5 мкм.
Рисунок 4 Аналитическая обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии следов H-[Nae-NPE] 9 -. [NCE-NPE] 9-NH 2. Сырой и очищенной аналитической ВЭЖХ следа (30-80% градиент в 1 мл / мин в течение 30 мин при 60 ° С с C18, 5 мкм, 50 х 2 мм колонка) неочищенного и очищенного блока заряда peptoid H-[ Нае-NPE] 9 - [NCE-NPE] 9-NH 2 показано.
Рисунок 5 MALDI-TOF масс-спектроскопии следов H-[Nae-NPE] 9 -. [NCE-NPE] 9-NH 2. Наблюдаемой массы, 4981,2, хорошо согласуется с расчетной массой 4981,74.
Приложения и значение
Этот протокол описывает простой и эффективный метод синтеза и peptoid водных самосборки peptoids в нанолистов. Большинство лабораторий, которые легко способны синтезировать peptoids потому недорогих материалов, базовые знания и простой методы используются 4. Кроме того, самосборка ультра-тонкий, высоко упорядоченная нанолистов просто требует повторных наклона флакона разбавленного водного раствора peptoid 2. Peptoids являются перспективными материалами для биомедицинских исследований и нанонауки, потому что они прочные и гибкие, но синтетически последовательности конкретных и тонкой настройке 5. Peptoids показали биологическую активность (6,7 терапия, диагностика 8, внутриклеточной доставки 9-10) и складывающиеся в иерархические наноструктур 3, 11-14. Из-за своей модульной синтеза, комбинаторной peptoid LiBrОвен 15-19 легко могут быть синтезированы и обследование на широкий ряд мероприятий, или свойствам. В частности, нанолистов служить потенциальной платформой для двумерного отображения лесов, мембранные миметиков, биологических датчиков, белок миметиков и устройств производства. С практически неисчерпаемы различных последовательностей возможно, царство peptoid исследования быстро расширяется.
Переменные в твердой фазе submonomer синтез polypeptoids
Из-за способности, чтобы выбрать из невероятно большой и разнообразный алфавита мономеров 20, submonomer метод нуждается в случайных модификаций для случаев, когда повышение эффективности связи каждый шаг улучшит общий выход продукта. Включение незащищенных боковых цепей гетероциклических требует использования хлоруксусной кислоты вместо бромуксусной кислоты 21. Увеличенное время перемещения и вышеамин концентрации, как правило, заняты примерно через 20 муфты долго peptoid последовательности или менее нуклеофильного аминов. Отопление реакционного сосуда до 35 ° C, с помощью водяной рубашкой реакционного сосуда, помогает управлять реакцией. Для особо энергонезависимой амины, такие как изопропиламин, необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать испарения.
Амины в виде соли соляной кислоты, такие как трет-бутил-бета-аланин HCl, должны быть свободны основе до их представления смещение реакции. Это может быть достигнуто путем растворения или приостановления амина в DCM (~ 5 г amine/25 мл DCM), а также нейтрализации эквимолярных решения водный раствор гидроксида натрия в делительную воронку. Слоя DCM собирается и водный слой промывают дополнительным DCM. Объединенные слои DCM сушат над сульфатом натрия и фильтруют в предварительно взвешенные круглодонную колбу. Удаление растворителя на роторном испарителе, получая масло, и записывать вес изделия.
Даринаг расщепления шаг, TFA коктейль расщепление и расщепление время зависит от количества и разнообразия защитных групп используются. Руководящие принципы для расщепления коктейли похожи на традиционные пептид снятия защиты расколы 1. Как правило, 10 минут инкубации требуются для последовательности без защитных групп или последовательности с несколькими сильно кислых лабильной защитных групп (например, ВОС, тритил). Два часа инкубации рекомендуется для последовательностей с более сложной защиты групп (например, трет-бутиловый эфир, МТР, PBF) или последовательности с большим количеством защитных групп для обеспечения полного снятия защиты каждой цепи. Сырая peptoid продукты обычно растворяют в ацетонитриле: вода 1:1 (объем / объем), но выше пропорции ацетонитриле являются общими с боковых цепей с высокой общей гидрофобности.
Нам нечего раскрывать.
Авторы хотели бы поблагодарить Byoung-Чул Ли, Филип Чой и Самуил Хо за ценную помощь. Эта работа проводилась в молекулярной Литейное при Национальной лаборатории Лоренса Беркли, который проводится при поддержке Управления науки, Управление основной энергии наук, из Министерства энергетики США по контракту № DE-AC02-05CH11231 и сокращению военной угрозы Агентство по контракту No: IACRO-B0845281.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Название реагента | Компания | Номер по каталогу | Комментарии |
Диметилформамид | EMD | ЭМ-DX1726P-1 | 99 +% |
N-метилпирролидон | BDH | BDH1141-4LP | 99% |
Бромуксусной кислоты | Acros Organics | 200000-106 | 99% |
4-метилпиперидин | Sigma Aldrich | M73206 | 96% |
N, N-диизопропилкарбодиимида | Chem-Импэкс | 001100 | 99,5% |
Дихлорметан | EMD | EMD-DX0835 | ACS класса |
Ацетонитрил | EMD | ЭМ-AX0145P-1 | 99,8% |
Трифторуксусной кислоты | Sigma Aldrich | T6508 | 99% |
Triisopropylsilane | Sigma Aldrich | 233781 -10G | Для расщепления TFA |
1,2-дихлорэтан | JT Baker | JTH076-33 | Для силицирования судов стекла реакции |
Фенэтиламина | Sigma Aldrich | 407 267-100мл | > 99,5% гидрофобных боковых цепей амин |
Вос-этилендиамин | CNH Технологии | C-1112 | Катионные боковой цепи амина |
трет-бутил бета-аланин HCl | Chem-Impex Международной | 04407 | Анионные боковой цепи амина |
α-циано-4-гидроксикоричных кислоты | Sigma Aldrich | C8982-10X10MG | Для MALDI матрицы |
Нил Красный | Sigma Aldrich | 19123-10мг | Для флуоресценции |
Дихлордиметилсиланом | Sigma Aldrich | 80430-500G-F | Для силицирования судов стекла реакции |
Одноразовые ПП пористым корзинухребет | Прикладные Цветоделение | 2416 | 6 мл полипропиленовый картридж 20 мм ПЭ фритта |
Одноразовые 3-х полосная Luer адаптер | Коул Parmer | 31200-80 | Кран для одноразовых судна реакции синтеза руководстве |
Luer Lock кольцо | Коул Parmer | 45503-19 | ¼ "установки для одноразовых ручной реактор синтеза |
Фитинги Луер | Коул Parmer | 45500-20 | ¼ "установки для одноразовых ручной реактор синтеза |
Одноразовые ПП пипец | VWR | 16001-194 | Для TFA переводов |
Луер блокировки пластиковый шприц | Национальный научный | S7515-5 | 6 мл шприцев |
1 драм стеклянный пузырек | VWR | 66011-041 | С фенольным литой колпачок с поливинил-лайнер столкнулся целлюлозы |
20 мл сцинтиллясцинтилляционных флаконе | VWR | 66022-060 | С прикрепленными ПП колпачок и лайнер целлюлозно фольги |
Безопасные-Seal клей Spacer | Invitrogen | S-24736 | Для флуоресценции |
Стекло слайды | Электронная микроскопия наук | 63411 | Для флуоресценции |
Обложка скольжения | VWR | 48366-067 | Для флуоресценции |
4 "Кремниевая пластина | Тед Пелла | 16007 | Предварительно в кости в 5x7 мм чипы |
0,45 фильтр | VWR, Acrodisc | 28143-924 | Для высокоэффективной жидкостной хроматографии. ПТФЭ мембрана |
Агароза | BD | 212272 | Для флуоресценции |
SPE вакуумном коллекторе | Sigma Aldrich | 57044 | Пример SPE вакуумную |
Пористым стеклянный сосуд | Ace стекла | 6402-12 | Пористость Cфритта |
Плазменные Cleaner / стерилизатор | Harrick плазменных | PDC-32G | Пример плазмы очиститель для подготовки кремниевых чипов для SEM |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены